Wissenschaftler haben ein künstliches Intelligenzprogramm namens Evo verwendet, um neue virale Genome zu entwerfen, die sich von allen bekannten natürlichen Viren unterscheiden – und 16 von ihnen erwiesen sich als lebensfähige, lebende Viren, als sie im Labor gebaut und getestet wurden.
Die Studie, die am Donnerstag in der Zeitschrift Science veröffentlicht und in der Berichterstattung von CNN detailliert beschrieben wurde, wird als Meilenstein für die generative Biologie gefeiert. Aber es löst auch dringende Warnungen vor der Biosicherheit aus, denn es zeigt, dass die gleichen Techniken, die Chatbots antreiben, nun funktionelle, neuartige Krankheitserreger bilden können. Weitere Informationen zu dieser Geschichte finden Sie in unserer KI-Nachrichten.
Wie Evo trainiert wurde
Laut CNN dienten genetische Sequenzen aus Millionen von Quellen – „aus allen Bereichen des Lebens“ – als Sprachbibliothek für Evo, ähnlich wie ChatGPT und andere große Sprachmodelle auf riesigen Textsammlungen trainiert werden. Durch das Studium dieser Bibliothek war das Modell in der Lage, „die evolutionären Zwänge zu lernen“, die natürliche Genome bestimmen – die ungeschriebenen Regeln darüber, welche genetischen Anordnungen in Lebewesen tatsächlich funktionieren.
Wissenschaftler der Stanford University und des Arc Institute wiesen Evo dann an, Tausende von Genomkombinationen innerhalb eines bestimmten Rahmens zu generieren – in diesem Fall Genome, die von einem E beherbergt werden könnten. coli-Bakterienzelle. Von den Tausenden Designs, die das Modell hervorbrachte, baute und testete das Team etwa 300 im Labor. Sechzehn davon waren lebensfähige Viren.
Bakteriophagen, keine menschlichen Krankheitserreger
Ein wichtiger Vorbehalt mildert den Alarm: Die neuen Viren sind Bakteriophagen, die Bakterien infizieren, aber keine Menschen infizieren können. Die Arbeit fällt daher auf die hoffnungsvolle Seite des Potenzials der Technologie. Die Forscher berichteten, dass eines der neuen Viren einen Aspekt trug, der „evolutionär weit entfernt“ war, was darauf hindeutet, dass Evo genetische Veränderungen ausgelöst hatte, deren Entstehung Millionen von Jahren natürlicher Evolution gedauert haben könnte – wodurch die lange Evolutionszeit in einem einzigen generativen Schritt komprimiert wurde.
Das auffälligste praktische Ergebnis ergab sich aus dem Zusammenmischen der von der KI entworfenen Phagen. Tests zeigten, dass die Mischung in einigen E. coli-Stämme – etwas, das eine „vergleichbare Mischung natürlicher“ Phagen nicht leisten könnte. Das ist keine geringe Behauptung. Antibiotikaresistenzen sind eine der größten schleichenden Bedrohungen für die globale Gesundheit, und die Phagentherapie – der Einsatz von Viren zur Abtötung schädlicher Bakterien – wird seit langem als mögliche Antwort auf Medikamente verfolgt, die nicht mehr wirken.
Die Autoren schrieben, dass der Ansatz „einen Weg für die Entwicklung adaptiver und widerstandsfähiger Phagentherapien gegen sich schnell entwickelnde Krankheitserreger aufzeigt“ und bezeichneten Evo als Design-Engine für Medikamente, die mit den Bakterien, die sie bekämpfen sollen, Schritt halten könnten.
„Dringende“ Fragen zur biologischen Sicherheit
Das Versprechen geht mit einer Sorge einher, die die Forscher selbst anerkennen. In einem entsprechenden, ebenfalls in Science veröffentlichten Artikel schlugen Ärzte des Johns Hopkins Center for Health Security einen warnenden Ton an. „Obwohl dies für biowissenschaftliche Anwendungen vielversprechend ist, wirft es auch dringende Fragen zur Biosicherheit und Biosicherheit auf“, schrieben sie. „Die Fähigkeit, virale Genome mithilfe generativer KI zu komponieren, ist jetzt vorhanden; die Governance, um sie sicher zu steuern, existiert jedoch nicht.“
Sie warnten davor, dass solche Genome „neue Krankheitserreger kodieren könnten, die Menschen, Tiere oder Pflanzen auf eine Weise infizieren können, die durch bestehende Gegenmaßnahmen nicht eingedämmt werden kann“ – eine Erinnerung daran, dass dieselbe generative Methode, die harmlose Bakteriophagen erzeugte, die auf E. coli könnte grundsätzlich auch auf andere Ziele gerichtet werden.
Nicht jeder Experte hält das unmittelbare Risiko für extrem. Jordi García Ojalvo, Professor für Systembiologie an der Universität Pompeu Fabra in Barcelona, sagte dem Science Media Center, dass „der erreichte Durchbruch bedeutend ist“. CNN wies auf seine Einschätzung hin, dass das von dieser speziellen Forschung ausgehende Risiko für die biologische Sicherheit geringer sei als bei einigen anderen KI-Tools, vor allem weil die Genome nach dem Entwurf durch Evo immer noch einzeln erstellt und in einem Labor getestet werden müssten – ein physischer Engpass, den es bei Texten oder Bildern nicht gebe.
Warum es über die Biologie hinaus wichtig ist
Das Evo-Ergebnis ist der bisher deutlichste Beweis dafür, dass generative KI von Sprache und Bildern in die Gestaltung funktionaler biologischer Einheiten übergegangen ist. Es spiegelt die Spannung wider, die heute einen Großteil des KI-Bereichs bestimmt: Dieselben Fähigkeiten, die neue Medikamente und widerstandsfähige Therapien versprechen, verringern auch den Aufwand für die Entwicklung potenziell schädlicher Organismen.
Die Kommentatoren von Johns Hopkins argumentierten, dass die Forschungsgemeinschaft „sich bewusster mit Fragen der Biosicherheit befassen muss, als es die meisten Entwickler leistungsstarker biologischer KI-Modelle bisher getan haben“. Dieses Argument gilt weit über Evo hinaus – es ist eine Warnung vor einer ganzen neuen Kategorie biologischer KI-Systeme, deren Ergebnisse im Gegensatz zu einem Absatz oder einem Bild physisch in der Welt instanziiert werden können.
Was als nächstes kommt
Das Team des Stanford and Arc Institute hat die Arbeit als Grundlage für phagenbasierte Therapeutika gegen arzneimittelresistente Bakterien konzipiert. Die schwierigere, ungelöste Herausforderung ist die Governance: Wie können biologische KI-Tools freigesetzt und überwacht werden, deren Designs in lebende Organismen synthetisiert werden können? Wie die beiden Science-Artikel verdeutlichen, handelt es sich hierbei nicht um eine hypothetische, sondern um eine aktuelle Frage – und die Kluft zwischen Fähigkeit und Kontrolle ist genau das, was die vorsichtigsten Stimmen auf diesem Gebiet derzeit mit aller Kraft zu schließen versuchen.
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